OSPF的基本配制与Metric的计算
OSPF协议原理及配置详解
OSPF协议原理及配置详解OSPF（Open Shortest Path First）是一种用于计算机网络中的内部网关协议（IGP），用于在大型网络中动态确定数据包的传输路径。
其算法基于Dijkstra最短路径算法，并支持IPv4和IPv6网络。
OSPF的工作原理如下：1. 链路状态数据库（Link State Database）：每个OSPF路由器都维护着一个链路状态数据库，其中存储了它所连接的所有网络的信息，包括链路的状态、带宽、延迟等。
每个OSPF路由器通过发送链路状态更新（Link State Update）将自己的链路状态信息告知其他路由器。
2.路由器之间的邻居关系建立：OSPF路由器之间通过邻居发现过程建立邻居关系。
当一个OSPF路由器启动时，它会向网络广播HELLO消息来寻找其他路由器。
当两个路由器之间收到彼此的HELLO消息时，它们可以建立邻居关系。
3. 路由计算：每个OSPF路由器通过收集链路状态信息来计算最短路径。
路由器将链路状态信息存储在链路状态数据库中，并使用Dijkstra 最短路径算法来确定到达目标网络最短路径。
4.路由更新：当链路状态发生变化时，OSPF路由器将会发送更新消息通知其他路由器。
其他路由器接收到更新消息后，会更新自己的链路状态数据库，并重新计算最短路径。
OSPF的配置如下：1. 启用OSPF协议：在路由器配置模式下使用"router ospf"命令启用OSPF协议。
2. 配置区域（Area）：将网络划分为不同的区域。
在配置模式下使用"area <区域号> range <网络地址> <网络掩码>"命令将网络地址加入到区域中。
3. 配置邻居：使用"neighbor <邻居IP地址>"命令来配置OSPF邻居关系。
邻居IP地址可以手动配置或通过HELLO消息自动发现。
OSPF选路原则
OSPF-3:OSPF对外部路由的选路规则完全验证版[实验目的]验证OSPF中对外部路由路由的选择规则OSPF在选择外部路由的时候，遵循的原则是：[1]O E1优于O E2[2]在同样的情况下，Cost越小越优先[3]在cost相同的情况下，选择到达ASBR最优的路径下面来通过实验来验证该规则:[案例1]当外部路由都是O E1的情况基本配置：(注意ASBR的配置)R1:interface Loopback0ip address 1.1.1.1 255.255.255.0ip ospf network point-to-point!interface Serial1/0ip address 12.1.1.1 255.255.255.0!interface Serial2/0ip address 13.1.1.1 255.255.255.0!router ospf 1redistribute rip subnets metric-type 1network 12.1.1.0 0.0.0.255 area 0!router ripversion 2network 13.0.0.0distance 109(因为RIP的AD大于OSPF,所以重发布到OSPF中，会发生路由抖动,故将其改小，详解看等级三实验手册1.3)no auto-summary!R2:interface Loopback0ip address 2.2.2.2 255.255.255.0ip ospf network point-to-point!interface Serial1/0ip address 24.1.1.2 255.255.255.0!interface Serial2/0ip address 12.1.1.2 255.255.255.0!router ospf 1network 12.1.1.0 0.0.0.255 area 0network 24.1.1.0 0.0.0.255 area 0!R3:interface Loopback0ip address 3.3.3.3 255.255.255.0ip ospf network point-to-point!interface Serial1/0ip address 13.1.1.3 255.255.255.0 !interface Serial2/0ip address 35.1.1.3 255.255.255.0 !router ripversion 2network 3.0.0.0network 13.0.0.0network 35.0.0.0no auto-summary!R4:interface Loopback0ip address 4.4.4.4 255.255.255.0ip ospf network point-to-point!interface Serial1/0ip address 45.1.1.4 255.255.255.0 !interface Serial2/0ip address 24.1.1.4 255.255.255.0 !router ospf 1network 24.1.1.0 0.0.0.255 area 0network 45.1.1.0 0.0.0.255 area 1!R5:interface Loopback0ip address 5.5.5.5 255.255.255.0ip ospf network point-to-point!interface Serial1/0ip address 35.1.1.5 255.255.255.0!interface Serial2/0ip address 45.1.1.5 255.255.255.0!router ospf 1redistribute rip subnets metric-type 1network 45.1.1.0 0.0.0.255 area 1!router ripversion 2network 35.0.0.0distance 109no auto-summary!监视和测试配置:查看R2的路由表:R2#sh ip rou35.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsO E135.1.1.0 [110/84] via 12.1.1.1, 00:00:25, Serial2/02.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsC2.2.2.0 is directly connected, Loopback03.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsO E23.3.3.0 [110/84] via 12.1.1.1, 00:00:25, Serial2/024.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsC24.1.1.0 is directly connected, Serial1/012.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsC12.1.1.0 is directly connected, Serial2/013.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsO E213.1.1.0 [110/84] via 12.1.1.1, 00:00:25, Serial2/0 45.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsO IA45.1.1.0 [110/128] via 24.1.1.4, 00:00:26, Serial1/0查看R2的ospf数据库R1#sh ip os daType-5 AS External Link StatesLink ID ADV Router Age Seq# Checksum Tag3.3.3.0 1.1.1.1 237 0x80000001 0x00D93A 0 3.3.3.0 5.5.5.5 239 0x80000001 0x0061A2 0 13.1.1.0 1.1.1.1 509 0x80000001 0x008588 0 13.1.1.0 5.5.5.5 239 0x80000001 0x000DF0 0 35.1.1.0 1.1.1.1 238 0x80000001 0x006691 0 35.1.1.0 5.5.5.5 381 0x80000001 0x00EDF9 0可以看到R2从两个ASBR都收到了LSA 5的通告，但是R2选择了从R1走。
OSPF路由协议基础科普
OSPF路由协议基础(一)OSPF(O p en Short Path First)最优路径算法路山协议。
OSPF路山协议的Dis tance值为11 0 ,它拥有一个Met r i c值,此值是OSPF路由协议用来衡量链路好坏的,当一条链路的Metric值越小，则证明此条链路越好，反之此条链路越差。
路由协议按数据传输方式分，分为有类(Clas sfull)和无类(C I assle s s)两种，有类路山协议是指传输可达性路山信息(NLRI)时不带子网掩码；无类路山协议是指传输可达性路山信息(NLRI)时带子网掩码。
路山协议按数据传输类型分，分为距离向量(Distance Ve c t or)和链路状态(Link S t ate)两种，距离向量(DV)路由协议没有路由器ID(Router-ID),并且只传递可达性路由信息(NLRI);链路状态(LS)路ill协议限制每一台路山器必须要有一个未被使用过的路山器ID(Router-ID),而且它无条件转发任何从邻居传来的可达性路山信息(N LR I )。
OSPF路由协议基础(二)距离向量路由协议：此时，假如Route r A后面有一个1.0网段,RouterB后面有一个2.0网段，Rout e rA告诉RouterB通过我(Router A )可以到达1.0网段，Rout erB告诉R ou t e rC通过我(RouterB)可以到达1 .0网段，此时,Ro u t erA到达1.0 网段的路断了，那么，他会查找它的邻居Route rB,而此时RouterC也要到I . 0网段，他也会去查找它的邻居Rou t erB,这时Rout e rB的路由表里有 1.0网段的路ill,Route r A和Route「C都会将数据发到RouterB,可是,Ro uter B到不了1.0网段，这样就形成了路山环路。
各种距离向量路山协议都有它自己解决路由环路的方法，在此暂不讨论。
ospf路由协议
Osfp 路由协议1、OSPF协议概述OSPF（Open Short Path First）开放最短路径优先协议，是一种基于链路状态的内部网协议（Interior Gateway Protocol），主要用于规模较大的网络中。
2、OSPF的特点●适应范围广：支持各种规模的网络，最多可支持数百台路由器。
●快速收敛：在网络拓扑结构发生变化后立即发送更新报文，使这一变化在自治系统中被处理。
●无环路由：根据收集到的链路状态用最短路径树算法计算路由。
●区域划分：允许自治系统内的网络被划分成区域来管理，区域间传送的路由信息被汇聚，从而减少了占用的网络资源。
●路由分级：使用4类不同的路由，按照优先顺序分别是区域间路由、区域路由、第一类路由、第二类路由。
3、OSPF的基本概念●自治系统（Autonomous System，AS）：为一组路由器使用相同路由协议交换路由信息的路由器。
●路由器ID号：运行OSPF协议的路由器，每一个OSPF进程必须存在自己的Router-ID。
●OSPF邻居：OSPF路由器启动后，便会通过OSPF接口向外发送Hello报文，收到Hello报文的OSPF路由器会检查报文中所定义的参数，使双方成为邻居。
●OSPF连接：只有当OSPF路由器双方成功交换DD报文，交换LSA并达到LSDB的同步后，才能形成邻接关系。
4、OSPF路由的计算过程每台路由器根据自己周围的网络拓扑结构生成链路状态通告（State Advertisement，LSA），并通过更新报文将LSA发送给网络中的其他OSPF路由器。
每台OSPF路由器都会收到其他路由器通告的LSA，所有的LSA放在一起便组成了链路状态数据库（Link State Database，LSD）。
LSA是对路由器周围网络拓扑结构的描述，LSDB 则是对整个自治系统的网络拓扑结构的描述。
OSPF路由器将LSDB转换成一张带权的有向图，这张图便是对整个网络拓扑结构的真实反映。
计算机网络实验_实验5 OSPF路由协议实验_实验56 OSPF协议路由的计算_
北航计算机网络实验实验5.6OSPF协议的路由计算OSPF协议的路由计算⏹SPF算法和COST值⏹区域内路由的计算⏹区域间路由的计算－－骨干区域和虚连接⏹区域外路由的计算－－与自治系统外部通信SPF算法LSDBLSA 的RTA LSA 的RTBLSA 的RTCLSA 的RTD（二）每台路由器的链路状态数据库(一）网络的拓朴结构CABD123CAB D 123CAB D 123CABD123（四）每台路由器分别以自己为根节点计算最短路径树（三）由链路状态数据库得到的带权有向图CABD1235RTCRTD3215RTBRTASPF算法和COST值⏹SPF算法也被称为Dijkstra算法，是OSPF路由协议的基础。
☐SPF算法将每一个路由器作为根（Root）来计算到每一个目的地路由器之间的距离，每一个路由器根据一个统一的数据库会计算出路由域的拓扑结构图，该结构图类似于一棵树，在SPF算法中，被称为最短路径树。
⏹在OSPF路由协议中，最短路径树的树干长度，即OSPF路由器至每一个目的地路由器的距离，称为OSPF的Cost值。
☐Cost值应用于每一个启动了OSPF的链路，它是一个16bit的整数，范围是1～65535。
Cost值的计算方法⏹计算方法108/bandwidth☐56-kbps serial link = 1785☐10M Ethernet = 10☐64-kbps serial link = 1562☐T1 (1.544-Mbps serial link) = 64⏹用户可以手动调节链路Cost，缺省情况下，接口按照当前的波特率自动计算开销区域内路由的计算S1Vlan2:10.1.1.2/24Vlan2:30.1.1.2/24E1:30.1.1.1/24Vlan3:40.1.1.1/24E0:40.1.1.2/24R1R2AREA 0E0:10.1.1.1/24S0:20.1.1.1/24S0:20.1.1.2/24E0/1E0/24E0/1S2100200300500。
思科OSPF实验1：基本的OSPF配置
思科OSPF实验1：基本的OSPF配置实验步骤：1.首先在3台路由器上配置物理接口，并且使用ping命令确保物理链路的畅通。
2.在路由器上配置loopback接口：R1(config)#int loopback 0R1(config-if)#ip add 1.1.1.1 255.255.255.0R2(config)#int loopback 0R2(config-if)#ip add 2.2.2.2 255.255.255.0R3(config)#int loopback 0R3(config-if)#ip add 3.3.3.3 255.255.255.0路由器的RID是路由器接口的最高的IP地址，当有环回口存在是，路由器将使用环回口的最高IP地址作为起RID，从而保证RID的稳定。
3．在3台路由器上分别启动ospf进程，并且宣告直连接口的网络。
R1(config)#router ospf 10R1(config-router)#network 192.168.1.0 0.0.0.255area 0R1(config-router)#network 1.1.1.0 0.0.0.255 area 0R1(config-router)#network 192.168.3.0.0.0.255 area 0ospf的进程号只有本地意义，既在不同路由器上的进程号可以不相同。
但是为了日后维护的方便，一般启用相同的进程号。
ospf使用反向掩码。
Area 0表示骨干区域，在设计ospf网络时，所有的非骨干区域都需要和骨干区域直连！R2，R3的配置和R1类似，这里省略。
不同的是我们在R2和R3上不宣告各自的环回口。
*Aug 13 17:58:51.411: %OSPF-5-ADJCHG: Process 10, Nbr 2.2.2.2 on Serial1/0 from LOADING to FULL, Loading Done配置结束后，我们可以看到邻居关系已经到达FULL状态。
OSPF配置步骤
OSPF配置步骤1、设备配置将OSPF模块加载到网络设备上，并启用和配置路由协议，如果要使用指定路由协议，必须先进行配置。
2、配置Router IDRouter ID是使用OSPF协议进行通信的路由器节点的标识，在路由器中是唯一的，它必须在OSPF配置的初始步骤中显式定义，无法由系统选择。
可以使用任何32位的IPv4地址，通常是路由器接口的IP地址或者一个特定的Loopback地址。
3、定义网络网络是OSPF划分子网关系和路由器节点间连接点之间的逻辑连接。
定义网络时，需要指定一个“主机”IP地址，它将决定路由器节点间连续网络之间接口上启用OSPF的哪一方。
4、指定区域通过区域可以将路由器分割为一个或多个网络拓扑，以便管理路由条目的传输和收集。
OSPF协议分为区域型、网络型和主机型，每种类型运行不同的OSPF协议。
5、定义路由器节点路由器节点是OSPF网络中的分隔点，连接网络的另一部分。
在网络中，每一个路由器都是一个独立的实体，关联拥有不同或相同网络地址部分网络范围的路由器节点6、设置网络拓扑结构在网络设置完成后，可以按照自己的需求设置不同的网络拓扑结构，包括内网、外网、跨网等。
此外，还可以添加OSPF路由记录以控制流量，以及管理拓扑路由器之间的OSPF链路。
7、OSPF安全配置OSPF安全配置是重要的，可以防止“联盟”路由器的攻击，以及“源路由”攻击，让网络免受外界的威胁，保证网络的稳定性。
8、OSPF性能调整OSPF性能调整可以通过更改链路延迟，使用加权路由等方式来调整，以优化OSPF网络的通信效率和性能。
9、运行测试测试OSPF有效性并验证配置的正确性，以保证OSPF的正确性和安全性，测试过程中可以检查配置、状态和链接数据，以确保正确的路由决策和稳定的通信结果。
OSPF
OSPF单区域配置(cont)
那么OSPF协议是怎样形成路由表的呢? 那么OSPF协议是怎样形成路由表的呢? OSPF协议是怎样形成路由表的呢
OSPF路由表的生成
C A
10.1.2.1 10.1.1.1
Cost=1
10.1.6.1
Cost=20
10.1.3.1 10.1.5.1
S0 S2 S1
Cost=10
Cost=5
终端E 终端
通过邻居提供的链路和接口信息构建拓扑关系数据库 利用SPF算法计算最佳路径 利用SPF算法计算最佳路径 SPF
把最佳路由信息放入OSPF路由转发表中 把最佳路由信息放入OSPF路由转发表中 OSPF
OSPF常用术语
(1) OSPF AS （Autonomous System）：运行OSPF协议的路由域 (2) Area：一个OSPF区域内的所有路由器都拥有相同的链路状态数 据库。 (3) Router ID：用于标识OSPF路由器的ID，全网唯一性；可手动 配置，也可动态选举（有Loopback接口时，选择最高的Loopback IP地址；否则，选择最高的物理接口的IP地址）。 (4) 接口：路由器上，启动了OSPF的接口。 (5) 邻居：在同一链路上，参数一致的路由器才能形成邻居。 (6) 进程：OSPF路由协议进程，进程号只在本路由器内起作用， OSPF协议包中并不携带进程号。
课程议题
一、OSPF概述 概述
1、OSPF概述
(1) OSPF（Open Shortest Path First，开放最短路径优先）是 一种链路状态路由协议，无路由循环（全局拓扑），属于IGP。 RFC 2328，“开放”意味着非私有的，对公众开放的。 (2) OSPF的报文封装 OSPF协议包直接封装于IP，协议号89。 三个版本 v1、 v2（ipv4）v3 （ipv6） OSPF协议包目标IP为组播地址 所有OSPF路由器——224.0.0.5；OSPF DR BDR——224.0.0.6 (3) OSPF路由的度量值：用更合理的接口带宽来衡量路径开销。 到目标网络的路径（数据出口）开销和。路径开销＝参考带宽 （10的八次方）/ 链路带宽（出接口带宽 bit） (4) OSPF路由协议的管理距离：110